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Mittwoch, 26.07.2017
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Optimierung des Energieverbrauchs durch Prozesstransparenz in der Produktion

Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FI

Energiesparen wird für produzierende Unternehmen zunehmend wichtiger. Voraussetzung dafür ist eine detaillierte Energiedatenerfassung, die den Verbrauch der Maschinen pro Prozessschritt aufschlüsselt. Möglich macht dies ein System des Fraunhofer FIT, das aufgrund seiner service-orientierten Architektur und der Integration heterogener Sensorik leicht in bestehende Anlagen integriert werden kann. Auf der HANNOVER MESSE, 8. – 12. April 2013, Halle 17 / Stand F14, demonstriert Fraunhofer FIT das System am Beispiel einer Fertigungsstraße in der Automobilindustrie.
Mittlerweile haben die meisten produzierenden Unternehmen die "einfachen" Möglichkeiten zur Verbrauchsoptimierung weitgehend ausgeschöpft. Etwa indem sie bei Neuinvestitionen alte, stromfressende Anlagen gegen effizientere Maschinen ersetzt haben. Ein anderes Beispiel ist der Bereich Druckluft. Hier führen vergleichsweise leicht realisierbare Optimierungen zu einer Energieersparnis im zweistelligen Prozentbereich.

Optimierung durch Prozesstransparenz


Weitere Potentiale zur Effizienzsteigerung in der Produktion, lassen sich jedoch nur erschließen, wenn die gesamte Produktion prozessorientiert unter die Lupe genommen wird. Dafür hat Fraunhofer FIT eine Lösung entwickelt. Kern des Systems ist eine Middleware-Plattform auf Basis einer service-orientierten Architektur, mit der bestehende Geräte und Sensoren einfach eingebunden und zusätzlich notwendige Messtechnik effizient integriert werden können. Dabei wird durch die flexibel erweiterbare Software-Plattform ein pragmatisches Vorgehen unterstützt. Am Anfang nutzt man die bereits existierenden Datenquellen. Später nimmt man Schritt für Schritt zusätzliche Sensoren hinzu, wo es Sinn macht.

Zunächst wird ein Produktionsprozess in einem BPMN-Prozessmodell abgebildet. Es wird definiert, welche Maschinen und Sensoren an einem bestimmten Prozessschritt beteiligt sind und wodurch Start und das Ende des Verarbeitungsschritts identifiziert werden. So wird es möglich, die Datenmessung für jeden Arbeitsschritt getrennt und optimal angepasst an die Aufgabenstellung durchzuführen.

Identifizierung nicht-optimaler Nutzung


Diese erfassten Daten werden je nach Bedarf verdichtet und an bestehende Geschäftssysteme wie ERP oder MES übertragen. Dadurch ist man in der Lage, Produktionsprozesse zu optimieren oder Maschinen zu identifizieren, die nicht optimal genutzt werden. Während der Erfassung werden die Daten analysiert und Situationen identifiziert, auf die reagiert werden muss. Dann werden Mitarbeiter oder andere Systeme ad hoc benachrichtigt.

"Eine besondere Herausforderung ist es, die Vielzahl der beteiligten Geräte von verschiedenen Herstellern mit unterschiedlichen Protokollen und Schnittstellen in ein Gesamtsystem zu integrieren und gleichzeitig diese Datenfülle zur Weiterverarbeitung mit den Geschäftssystemen eines Unternehmens nutzbar zu machen. Mit unserer Software-Plattform ist dies umsetzbar.", so Dr. Markus Eisenhauer, Leiter des Forschungsbereichs User-Centered Computing des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik FIT.

Vielfältige Möglichkeiten


Die Möglichkeiten des Systems sind vielfältig. Neben den Sensoren zur reinen Datenerhebung können auch Aktuatoren integriert werden, die je nach Datenlage angesteuert werden, um spezifische Anpassungen in der Produktion durchzuführen. Beispielsweise kann eine Benachrichtigung gesendet werden, wenn Vibrationen in einer Maschine erkannt werden und möglicherweise ein Defekt bevorsteht. Die Warnung wird dann auf einem mobilen Gerät dem direkten Benutzer angezeigt oder wahlweise auch in die Schaltzentrale geschickt. Durch die Prozesstransparenz in Verbindung mit bereits im Unternehmen vorhandenen Geschäftsanwendungen oder speziellen Analyseprogrammen können Optimierungspotentiale identifiziert und gehoben werden, die vorher nicht ersichtlich waren.
(Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FI, 13.03.2013 - KBE)
 
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